앵커 철근에 대한 현행 실무
콘크리트 파괴는 여러 가지 이유로 발생합니다:
- 베이스 플레이트 하부의 작은 콘크리트 면적: 페데스탈, 줄기초, 교각, 콘크리트 단부 근처의 베이스 플레이트
- 제한된 앵커 근입 깊이
- 중량 구조물로 인한 베이스 플레이트의 큰 모멘트, 전단력 또는 인발력
- 위 힘들의 하중 조합
현행 엔지니어링 실무에서 앵커는 무근 콘크리트 단면을 가정하여 설계됩니다. ACI-318 17장에서 사용되는 표준 방정식은 콘크리트 용량 설계(CCD)를 기반으로 개발되었습니다. 그러나 ACI 318은 기하학적 제약으로 인해 콘크리트 파괴 강도를 증가시킬 수 없는 경우, 파괴력에 저항하기 위한 앵커 철근의 사용을 허용합니다.
ACI 318에서는 기초에 세 가지 다른 범주의 콘크리트 철근이 존재할 수 있습니다:
- 기초 철근: 기초의 휨력에 저항하도록 설계된 철근, 즉 페데스탈
- 앵커 철근: ACI 318에서 제공하는 콘크리트 파괴 강도 방정식 사용에 대한 대체 접근 방식으로 사용됩니다. 베이스 연결부의 요구 강도에 저항하도록 설계됩니다
- 보강 철근: 파괴 콘을 구속하기 위해 제공되며, 특정 하중에 저항하도록 설계되지는 않습니다.
앵커 및 보강 철근의 설계는 다음 문헌에서 설명됩니다:
- ACI-318 해설 R17.5.2.1절 – 이 절은 앵커 철근에 대한 권장 상세 실무를 제공합니다
- 석유화학 시설을 위한 정착 설계, ASCE, 2013 – 이 책은 파괴 및 측면 파열 한계 상태 설계에 사용할 수 있는 잠재적 스트럿-타이 모델을 제공합니다
- 콘크리트 페데스탈의 앵커 철근 설계, Widianto, Chandu Patel, Jerry Owen, 2010 — 이 논문은 스트럿-타이 모델을 사용하여 앵커 철근을 설계하는 방법을 제시하고 제안된 설계 절차를 설명합니다.
수년간 이것은 책임 엔지니어(EoR)와 구조 설계자들에게 공통적인 어려움이었습니다. 베이스 플레이트 하부 콘크리트의 철근 설계는 특히 앵커력이 파괴 강도를 초과할 때 시간이 많이 소요됩니다. IDEA StatiCa는 엔지니어가 앵커 철근을 모델링, 해석 및 검증할 수 있는 새로운 완전한 워크플로우를 제공합니다.
완전한 워크플로우 설명
IDEA StatiCa는 베이스 플레이트 설계 능력으로 잘 알려진 강구조 연결 소프트웨어입니다. 연결 애플리케이션을 사용하면 모든 베이스 플레이트를 모델링하고 앵커를 설계할 수 있습니다. 그러나 위에서 언급한 조건 중 일부가 발견되면 앵커는 콘크리트 파괴 저항에 의해 파괴됩니다.
새로운 워크플로우를 통해 콘크리트 기초로 힘을 전달하는 데 필요한 앵커 철근을 설계할 수 있습니다.
제안된 워크플로우를 검토해 보겠습니다:
1. 연결 애플리케이션에서 베이스 플레이트 모델링 및 설계
IDEA StatiCa 연결 모듈에서 베이스 플레이트 설계를 시작합니다. 베이스 플레이트 작업을 사용하여 강재 플레이트, 콘크리트 블록, 앵커 및 용접을 모델링합니다. 베이스 플레이트에 가새 부재가 있는 경우 다른 작업을 사용하여 스티프너 또는 거셋 플레이트를 추가할 수도 있습니다. 기하학적 제한은 없습니다.
사용자의 또 다른 옵션은 다른 애플리케이션에서 하중을 가져오는 것입니다. 많은 연동 기능을 통해 하중 및 형상과 같은 중요한 정보를 자동으로 가져올 수 있어 모델링 중복을 줄일 수 있습니다.
가져오기가 완료되면 포락 반력에 의존하는 대신 여러 하중 조합에 대해 해석이 수행됩니다.
2. 강재 구성요소 설계
IDEA StatiCa 연결 모듈은 모든 모델 구성요소를 규정 검토합니다: 강재 부재, 베이스 플레이트, 볼트 및 용접.
아래 링크를 클릭하여 전체 상세 보고서를 확인하십시오:
3. 앵커 볼트 설계
IDEA StatiCa 연결 모듈은 앵커 볼트 설계에 ACI-318(2014 또는 2019) 17장의 공식을 사용합니다. 규정 결과는 표로 제시되며, 각 앵커의 검토 상태를 확인할 수 있습니다. 검증에는 콘크리트 파괴 강도도 고려됩니다.
그러나 이 검토는 무근 콘크리트만 고려합니다.
이제 결과에서 콘크리트 파괴 검토를 제거하고 대신 보강 철근 설계에 필요한 앵커력을 받을 수 있습니다.
IDEA StatiCa에서 콘크리트 철근을 설계하는 다음 단계를 참조하십시오.
4. 베이스 플레이트 모델을 IDEA StatiCa Detail 애플리케이션으로 내보내기
IDEA StatiCa 버전 25를 사용하면 베이스 플레이트 모델을 Detail 애플리케이션으로 내보낼 수 있으며, 베이스 플레이트, 앵커, 콘크리트 블록, 앵커 및 베이스 플레이트의 힘, 하중 케이스를 포함하여 모델이 가져와집니다.
5. 작업을 사용하여 콘크리트 블록에 철근 모델링
해석을 실행하기 전에 사용자는 가져온 모델에 강재 철근을 모델링합니다. 새 철근 아이콘을 사용하여 철근을 추가합니다. 레이어 수 및 각 레이어의 철근 수와 같은 다양한 옵션을 선택하여 강재 철근을 입력합니다. 3D 투명 뷰를 사용하여 시각화합니다.
6. 해석 실행 및 결과 검토
해석이 완료되면 검토 탭으로 이동하여 재료 이용률 및 응력을 검토합니다. 요약 결과의 응력 흐름은 콘크리트의 압축 주 응력 벡터와 철근의 이용률을 보여주어 기본적인 개요를 제공합니다. 사용자는 다양한 하중 조합에 대한 콘크리트 및 강재 강도, 강재 부착 응력 및 변형을 검토할 수 있습니다.
결론
IDEA StatiCa는 구조 엔지니어링 상세를 위한 소프트웨어를 개발하여 수천 명의 엔지니어를 지원하고 있습니다.
완전한 베이스 플레이트 설계 워크플로우는 복잡한 작업을 단순화하여 강재 베이스 플레이트와 철근 콘크리트 기초 두 부분 모두의 계산에 소요되는 시간을 줄입니다. 명확한 3D 시각화를 통해 사용자는 하중 경로를 더 잘 이해하고 콘크리트 철근 설계를 최적화할 수 있습니다.
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